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La madera proporciona materias primas químicas respetuosas con el medio ambiente

Una iniciativa financiada con fondos europeos investigó el uso de la materia prima basada en la madera para la producción de productos químicos finales e intermedios, lo que contribuye a fomentar la transición de una economía basada en los combustibles fósiles a una economía ecológica.

Alimentos y recursos naturales

La madera contiene compuestos valiosos que pueden servir de materia prima en la producción de combustibles, materiales y productos químicos de base orgánica. Sin embargo, estos compuestos están presentes en matrices de fibra complejas que hay que procesar para acceder a ellos. Un ejemplo es la presencia de azúcares en sus formas poliméricas de celulosa y hemicelulosa, que no se pueden utilizar como tales para la producción de etanol y butanol. Además, la compleja estructura de la lignina depende del tipo y la edad de la madera que la contiene. La lignina se puede utilizar para producir calor y energía, pero también puede adquirir valor de diferentes maneras en productos finales o productos asociados como los aglutinantes de carbono biológico. El objetivo del proyecto BIOFOREVER, financiado con fondos europeos, era demostrar la viabilidad de una biorrefinería europea para la producción de azúcares lignocelulósicos, lignina o lignosulfonatos y otros productos (de etapas posteriores), como aglutinantes de carbono, enzimas, etanol, butanol, ácido 2,5-furandicarboxílico (FDCA), nanocelulosas y ácidos de resina. La iniciativa recibió financiación de la Empresa Común para las Bioindustrias, una asociación público-privada entre la Unión Europea y la industria.

Estudio de las cadenas de valor

BIOFOREVER estaba compuesto por catorce socios líderes de la industria que participan en el suministro, pretratamiento, procesamiento en etapas posteriores, diseño de procesos y modelización tecnoeconómicos, e investigación y desarrollo de mercado de materias primas. «Estudiamos los residuos de pícea, álamo y madera, pero también evaluamos otras materias primas de lignocelulosa para lograr las cadenas de valor más sostenibles y viables desde el punto de vista comercial», afirma la coordinadora del proyecto Adriana Contin. El consorcio demostró el potencial de la biomasa lignocelulósica como materia prima para la industria química estableciendo varias cadenas de valor nuevas, sostenibles y competitivas en cuanto al coste a partir de varias fuentes de materia prima lignocelulósica basada en la madera. «Como paso siguiente, utilizamos los resultados para establecer combinaciones óptimas de materia prima, tecnologías de biorrefinería, productos finales y mercados y permitir la puesta en práctica satisfactoria de estas cadenas de valor en una biorrefinería de escala comercial», explica Contin. Los investigadores evaluaron las cadenas de valor de las cuatro maderas diferentes mediante cuatro tecnologías de pretratamiento diferentes encaminadas a nueve bioproductos, para lo que evaluaron múltiples criterios como la disponibilidad, la posibilidad de procesamiento, la sostenibilidad, los requisitos de regulación, los costes. Luego probaron cadenas de valor seleccionadas a escala precomercial, produciendo butanol, ácidos de resina, enzimas celulólíticas, aglutinantes de carbono, fructosa, etanol y azúcares especializados. Se realizarán nuevas actividades para la FDCA en el proyecto emblemático y ecológico de la industria PEFerence.

Beneficios para la salud y el medio ambiente

Basándose en los resultados de la prueba a escala precomercial, los miembros del consorcio llevaron a cabo una evaluación tecnoeconómica detallada en la que compararon en detalle cuatro procesos de pretratamiento competidores diferentes. El análisis del ciclo de vida (ACV) mostró que los azúcares celulósicos pueden proporcionar una reducción del CO2 en determinados escenarios si se comparan con los azúcares de primera generación. Utilizar la fracción de lignina como materia prima para la producción de energía supone una contribución significativa al ACV. Como bioproducto final, el etanol procedente de maderas de desecho parecía ser la salida más viable desde el punto de vista económico dada la situación actual del mercado. El etanol puede utilizarse como biocombustible, pero también como componente químico intermedio, por lo que supone un peldaño hacia una aplicación más amplia de las tecnologías biológicas. Se ha preparado un paquete de ingeniería conceptual que puede utilizarse como base para el próximo paso de la aplicación del proyecto BIOFOREVER. En relación con el uso de subproductos, un lignosulfonato concreto demostró ser un posible sustituto del alquitrán de hulla que se usa en la actualidad como aglutinante de carbono. «El uso de estos aglutinantes de base biológica reducirá las emisiones de hidrocarburos poliaromáticos a los trabajadores de las plantas de aluminio y reducirá las emisiones de gases de efecto invernadero de la producción de aluminio», concluye Contin.

Palabras clave

BIOFOREVER, materia prima, madera, cadena de valor, lignocelulósico, lignosulfonato, análisis del ciclo de vida

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